[论文解读] Internet - assisted risk assessment of infectious diseases in women sexual and reproductive health

Andrzej Jarynowski, Damian Marchewka+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 5, 2018

Consumer Behavior and Market Dynamics被引用 3

一句话总结

本论文提出了一套开源的、基于互联网的传染病风险计算器，用于女性性与生殖健康领域，利用医院信息系统（HIS）数据和通过贝叶斯推断、逻辑回归及基于代理的建模获取的患者调查数据。该工具可实现实时、个性化的分娩期间医院获得性感染及人类免疫缺陷病毒（HIV）等性传播感染的风险评估，并通过交互式网络应用程序提供动态风险评分及可调节因素的反馈。

ABSTRACT

We develop open source infection risk calculators for patients and healthcare professionals as apps for hospital acquired infections (during child-delivery) and sexually transmitted infections (like HIV). Advanced versions of ehealth in non-communicable diseases do not apply to epidemiology much. There is, however, no infection risk calculator in the Polish Internet so far, despite the existence of data that may be applied to create such a tool. The algorithms involve data from Information Systems (like HIS in hospitals) and surveys by applying mathematical modelling, Bayesian inference, logistic regressions, covariance analysis and social network analysis. Finally, user may fill or import data from Information System to obtain risk assessment and test different settings to learn overall risk. The most promising risk calculator is developed for Healthcare-associated infections in modes for patient hospital sanitary inspection. The most extended version for hospital epidemiologists may include many layers of hospital interactions by agent-based modeling. Simplified version of calculator is dedicated to patients that require personalized hospitalization history of pregnancy described by questions represented by quantitative and qualitative variables. Patients receive risk assessment from interactive web application with additional description about modifiable risk factors. We also provide solution for sexually transmitted infections like HIV. The results of calculations with meaningful description and percentage chances are presented in real-time to interested users. Finally, user fills the form to obtain risk assessment for given settings.

研究动机与目标

• 为解决波兰女性性与生殖健康领域缺乏基于互联网的感染风险评估工具的问题。
• 利用现有的医院和调查数据，为医疗专业人员和患者开发可访问的、数据驱动的风险计算器。
• 将贝叶斯推断和逻辑回归等先进统计方法整合到传染病风险临床决策支持中。
• 通过具备可调节因素反馈功能的交互式网络应用程序，实现实时、个性化的风险评估。
• 将该工具的应用从个体风险评估扩展至医院感染控制的流行病学建模。

提出的方法

• 利用医院信息系统（HIS）和患者调查数据作为风险建模的输入。
• 采用贝叶斯推断，根据观察到的变量更新感染风险概率。
• 应用逻辑回归，利用定量和定性变量估计感染结局的概率。
• 结合协方差分析，评估风险因素与感染结局之间的关系。
• 采用社会网络分析，模拟医院环境中的传播动态。
• 在高级版本中采用基于代理的建模，以模拟医院内多层互动及感染传播。

实验结果

研究问题

• RQ1 在临床环境中，基于互联网的工具在多大程度上能改善分娩期间医院获得性感染的风险评估？
• RQ2 患者自报数据与HIS数据在多大程度上可结合用于预测生殖健康领域的传染病风险？
• RQ3 可调节风险因素在塑造孕妇个性化感染风险特征方面发挥何种作用？
• RQ4 通过网络应用程序实现实时风险反馈，在多大程度上能提升患者和医疗提供者的决策能力？
• RQ5 基于代理的建模能否提高医院环境中感染风险预测的准确性？

主要发现

• 所开发的风险计算器利用HIS数据和患者自报信息，实现了实时、个性化的感染风险评估。
• 最具前景的应用场景是分娩期间的医院获得性感染，系统设有专门用于医院卫生检查的模式。
• 简化版面向患者的版本可通过包含定量和定性变量的问卷实现风险评估。
• 面向医院流行病学家的高级版本支持通过基于代理的模拟，对医院内互动进行多层建模。
• 用户可获得动态风险评分及相应的百分比概率，并获得关于可调节风险因素的可操作反馈。
• 该系统为开源，设计用于集成到非传染性疾病背景下的现有电子健康框架中。